(57)【要約】      （修正有）【課題】  熱履歴による耐久性の低下と熱伝導の少ないＦＲＰシートの提供。【解決手段】  シラスバルーンを、体積として３〜４０％含むことを特徴とする繊維補強樹脂（ＦＲＰ）シートであって、かつ、使用樹脂が、紫外線硬化型の樹脂であり、硬化反応が紫外線によって完結することを特徴とする硬化前のＦＲＰシート。補強繊維が紫外線透過性を有し、紫外線を照射することによって、硬化したＦＲＰシート。建築構造物の屋上や外壁、タンクの外壁や天板として使用される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シラスバルーンを、体積として３〜４０％含む繊維補強樹脂（ＦＲＰ）シートであって、かつ、使用樹脂が、紫外線硬化型の樹脂であり、硬化反応が紫外線によって完結することを特徴とする硬化前のＦＲＰシート。
【請求項２】
シラスバルーンの少なくとも一部が、長軸／短軸比＝１．５以上の扁平化したシラスバルーンであることを特徴とする請求項１記載の硬化前のＦＲＰシート。
【請求項３】
請求項１または２記載のＦＲＰシートの補強繊維が紫外線透過性を有し、紫外線を照射することによって、硬化したことを特徴とするＦＲＰシート。
【請求項４】
請求項３に記載のＦＲＰシートの、建築構造物の屋上や外壁、タンクの外壁や天板としての使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮熱性及び断熱性を有する紫外線硬化型の繊維強化樹脂（ＦＲＰ）シートに関する。特に、建設構造物の遮熱、断熱、防水用に適した硬化前のＦＲＰシート及びその硬化物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、土木、建築市場において、ガラス繊維や炭素繊維、アラミド繊維、ポリビニルアルコール等を用いたＦＲＰが多用されており、これに使用されている樹脂も、硬化型樹脂として、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂等、熱可塑性樹脂として、ナイロン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、フッ素樹脂等が使用されている。これらは、軽くて剛性や靭性が高く、施工が簡便な材料として脚光を浴び、現在では広く、構造材や補修、補強材料、風雨や水に晒される防水、防食層として使用されている。なかでも、特許文献１（特開２００３−２４７３０４号公報）に記載のように、光硬化型の樹脂組成を用いたＦＲＰプリプレグシートを使用する工法は、光硬化反応が従来の重付加型反応や縮合反応、加熱反応、加熱プレス成型等を使用する工法と比較して、極めて短時間で成型・施工加工が完結し、ひいては工期を著しく短縮でき、かつ、トータルコストダウンを図れるものとして、注目を浴びている。
【０００３】
ところで、光で硬化させることによって得られたこれらのＦＲＰは、工期短縮には有効であるが、光を透過させるが故に、太陽光などを透過し、熱を吸収しやすく、そのもの自体もしくは被着体が加熱、蓄熱されやすく、これらの経年熱履歴による膨張変化により、応力歪みが蓄積される。その結果、ＦＲＰ自体が脆くなったり、膨張差による経年劣化の結果、被着体との剥離が生じ、補修、補強、防水、防食の意味を持たなくなるばかりか、被着体である構造物自体に熱が伝わることになり、熱による耐久性の低下を招きやすい。
【０００４】
このため、従来のＦＲＰは、特に土木、建築の補修、補強に関して、長期にわたる構造物の耐久性の維持を持たせることが不向きであった。さらに、防水、防食用としてみれば、屋上や天板等の被着体に熱が蓄積され、建設、建築物等の加熱によって内部に熱が伝わり、屋内の快適さが失われるだけでなく、ひいては都市部等のヒートアイランド現象を招くという実用上の深刻な問題を抱えていた。そのため、長期に亘って、そのもの自体や構造物の耐久性を維持し、かつ、建設物の場合には、屋内空間を快適にし、環境面ではヒートアイランド現象を減少させるといった、環境やエネルギー的問題に多大に貢献できる材料の出現が切に望まれていた。
【特許文献１】特開２００３−２４７３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、熱履歴による耐久性の低下の少ないＦＲＰシートの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは鋭意検討の結果、中空の空気層を有するシラスバルーン、もしくはこれを扁平化したシラスバルーンが、それ自体が有する中空構造や光反射性のために、断熱、遮熱効果が極めて高く、ＦＲＰの耐久性を高める材料であることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は以下の通りである。
１．シラスバルーンを、体積として３〜４０％含む繊維補強樹脂（ＦＲＰ）シートであって、かつ、使用樹脂が、紫外線硬化型の樹脂であり、硬化反応が紫外線によって完結することを特徴とする硬化前のＦＲＰシート。
２．シラスバルーンの少なくとも一部が、長軸／短軸比＝１．５以上の扁平化したシラスバルーンであることを特徴とする１．記載の硬化前のＦＲＰシート。
３．前記１．または２．記載のＦＲＰシートの補強繊維が紫外線透過性を有し、紫外線を照射することによって、硬化したことを特徴とするＦＲＰシート。
４．前記３．に記載のＦＲＰシートの、建築構造物の屋上や外壁、タンクの外壁や天板としての使用。 
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、中空構造を有するシラスバルーンが断熱材の役割を果たすため、ＦＲＰシートの内部蓄熱と熱伝導を抑制でき、熱履歴による耐久性低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明について、特にその好ましい形態を中心に、詳細に説明する。
本発明におけるシラスバルーンは、一般的に市販され、使用されているものであれば、特に限定されるものではなく、原料であるシラスから、キルン、電気炉、流動炉等の装置で加熱発泡されたものを用いることが好ましい。この際、粒子同士がなるべく融着していないものを用いることが望ましい。扁平化したシラスバルーンも用いることができる。扁平化処理法として、スタンプミル、ビーズミル、ボールミル、ジェットミル等の装置を用いることができる。
シラスバルーンの平均粒径としてはどのような大きさでも構わないが、実用上、粒度を制御したものが好ましく、１〜５００μｍの範囲が好ましい。さらに、調製されたＦＲＰの美観を損なわないように、５〜３００μｍがより好ましく、５０〜２００μｍが最適である。
含有させるシラスバルーンの粒度分布は、広くても狭くても特に制限はないが、０．１〜１０００μｍの粒径の範囲内で用いることが好ましい。粒径分布の範囲が広い場合、粒子の体積含有量を大きくすることができ、狭ければ粒子の体積含有量を小さくすることができる。いずれにしても、ＦＲＰシートに含まれる粒子の体積含有量が３〜４０％の範囲にあれば、断熱効果に差異はない。
【０００９】
また、このシラスバルーンには、扁平化したものを含むことが好ましい。  シラスバルーン粉そのもの自体でも光の反射効果はあるが、より反射効率を高めるために、略球状のシラスバルーンを扁平化して用いることが好ましい。扁平化したシラスバルーンを混合することにより、太陽光の反射効果が著しく発揮され、光の吸収が減り日照による被着体構造物の熱変化が少なくなり、ひいては被着体の耐久性向上やＦＲＰ接着界面での剥離が起きにくくなる。
この際、扁平化の度合いとしては、扁平粉の長軸／短軸の比が１．５以上あることが必須である。この値が１．５以上で、扁平化されたシラスバルーンが、異方性を保つようにＦＲＰシート内に堆積され、光の反射効率が高くなり、ひいては遮熱効果が著しく大きくなる。この値未満だと、異方性を有する堆積性を失ってしまい、逆に光を透過しやすくなる結果を生ずることがある。上記、扁平化機器を使用する場合は、シラスバルーン同士が凝集しないように、例えばステアリン酸等の長鎖脂肪酸を混入させることが好ましい。
【００１０】
本発明におけるシラスバルーンの含有量としては、体積％で３〜４０％の範囲にあることが必須である。３％未満であると断熱・遮熱効果が発現しにくい。また、４０％超になると強靱なＦＲＰシートが得られにくく、補修、補強、防水、防食の効果を発揮しにくい。シラスバルーンの含有率として、好ましい範囲は５〜２５％であり、より好ましくは８〜１５％である。
【００１１】
また、本発明におけるＦＲＰシートに使用する樹脂としては、市販されている樹脂であれば、特に何ら制限はないが、紫外線硬化できる組成のものが必須である。好ましくは、ビニルエステル樹脂や不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、キシレン樹脂等が使用される。これらは、単独で使用しても二種以上を複合しても構わない。いずれも、用途に合わせた柔軟性や可とう性、伸び率、引っ張り・圧縮弾性率、引っ張り・圧縮強度、剪断強度等を考慮して選択することができる。また、本発明におけるＦＲＰシートを作成する際に、液状の樹脂組成物をシートとする場合、増粘剤等を加え、硬化反応前の樹脂自体の粘度を高め、ＦＲＰシートの運搬や施工現場での取扱性を向上させることが好ましい。さらに、必要に応じて、充填剤、分散剤、収縮抑制剤、カップリング剤等を加えても良い。
【００１２】
本発明における紫外線硬化型ＦＲＰシート中の紫外線反応開始剤としては、一般に使用されているものなら制限無く使用可能であり、紫外線で硬化を開始するものが好ましい。例としては、ベンゾフェノン系、ベンゾイン系等の紫外線開始剤が挙げられる。
また、本発明における紫外線硬化型ＦＲＰシートにおいて、必要に応じて重合禁止剤や硬化促進剤などを添加しておくことも可能である。
【００１３】
本発明における補強繊維としては、織布、不織布、ステンレスメッシュ等が使用可能であり、材質としてはガラス、ポリエステル、ポリプロピレン、ナイロン、ビニルアルコール、ステンレスメッシュ、アラミド等、紫外線を透過し、かつ適正な機械的性質が得られるように選択することが可能であり、必要に応じて一層としたり、多層とすることができる。ただし、炭素繊維は紫外線を透過しにくいため、使用に適さない。強化繊維の織り密度やメッシュ度合い等も用途や目的に合わせた選択が可能である。
【００１４】
本発明のＦＲＰシートの光透過率は、１０％以上７０％以下であることが望ましい。この範囲で、遮熱、断熱性、機械的物理的性状と紫外線硬化速度のバランスが優れる。より好ましくは２０％以上６０％以下であり、３０％以上５０％以下が最適である。ここでいう紫外線透過率は、ＦＲＰシート面の一方から、面に対して垂直方向に所定の紫外線を照射し、照射紫外線量を１００とした場合に、屈折、反射が生じ、ＦＲＰシートの反対側に到達した紫外線の量の割合で規定している。なお、測定に用いる紫外線は、使用する紫外線反応樹脂組成が反応性を有する波長を主として含む紫外線を用いて行う。
【００１５】
本発明におけるＦＲＰシートを作成するには、予めシラスバルーンを分散させておいた紫外線硬化性樹脂組成物を補強繊維の一面あるいは両面から含浸、塗布するのが望ましい。その際に、予め光硬化性樹脂硬化組成物を増粘しておくと安定して作業を行うことができる。または、単に補強繊維に紫外線硬化性樹脂組成物を含浸、塗布させておき、その後に、必要により加熱して増粘させても良い。続いて、ＦＲＰシートに紫外線を遮るフィルムを貼り付けて完成させる。この硬化前のＦＲＰシートは可塑性を有しており、被着体の形状に合わせて容易に変形させることができる。
【００１６】
施工現場では、硬化前のＦＲＰシートを適宜、所定の長さ、大きさに切断して、紫外線を遮るフィルムを取り除いた後に、被着体の所定の部位に、形状に合わせて貼り付け、その後、必要により、紫外線硬化を促進するための照射を所定時間行う。例えば、波長３８０ｎｍ程度のブラックライトで照射して硬化を促進させる。これにより、数十分程度という極めて短時間で容易に施工が完了する。
【実施例】
【００１７】
次に、本発明を実施例に基づき、詳細に説明する。
例示に先立ち、シラスバルーン粒子の長軸／短軸比の測定法について記述する。
粒子の形状を日立製Ｓ−２７００型の走査型電子顕微鏡を用いて観察し、少なくとも１００個以上の粒子の長軸と短軸を測定した。
本実施例では、その中の長軸／短軸比が最低でも１．５以上ある粒子を試験に供試した。
【００１８】
（実施例１）
平均粒径６０μｍの（株）アクシーズケミカル製シラスバルーン粉（商品名、ウィンライトＭＳＢ）と、これをスタンプミルにて扁平化した粉体（長軸／短軸比＝２．１）を１：１で混合したシラスバルーンを調製した。
次に、共栄社化学（株）製ビニルエステル樹脂（商品名、エポキシエステル３０００Ｍ）に共栄社化学（株）製メタクリルモノマー（商品名、ライトエステル２ＥＧ）を７：３の割合となるように秤量し、光重合開始剤としてイソブチリルメチルホスフィン酸メチルエステルを樹脂組成物１００重量部に対して０．５重量部添加して、これに先に調製したシラスバルーン粉を含有体積％で１５％となるように添加し、全体を均一に混合し、紫外線硬化性樹脂組成物を得た。
目付量４５０ｇ／ｍ2のガラス繊維布（縦糸と横糸の織り込み比率が５／１のもの）に上記樹脂組成物を８００ｇ／ｍ2塗布して、樹脂組成物が織物を包含するように調製した。その後、８０℃で１５分間、加熱乾燥処理を行い、可塑性のある硬化前のＦＲＰを得た。
このＦＲＰを１５ｃｍ角のＳＳ製の鉄板箱全面に貼り付け、３８０ｎｍのブラックライトを２０分間照射し、紫外線硬化を行った。
外気温が３１℃の晴天日に、１時間太陽光を照射し、ＳＳ製鉄板箱内の温度を測定したところ、３５℃であり、外気温との差は＋４℃であった。
【００１９】
（実施例２）
実施例１で用いた紫外線硬化性樹脂組成物に、体積％で５％となるように、実施例１で用いたシラスバルーン粉を加え、均一に分散し、実施例１と同様にＦＲＰを作成し、硬化させたＦＲＰ付ＳＳ製鉄板箱を得た。次に、実施例１と同条件にて暴露試験を行い、外気温との差を測定したところ、３８℃であり、外気温との差は＋７℃であった。
【００２０】
（実施例３）
実施例１で用いた紫外線硬化性樹脂組成物に、体積％で３８％となるように、実施例１で用いたシラスバルーン粉を加え、均一に分散し、実施例１と同様にＦＲＰを作成し、硬化させたＦＲＰ付ＳＳ製鉄板箱を得た。次に、実施例１と同条件にて暴露試験を行い、外気温との差を測定したところ、３３℃であり、外気温との差は＋２℃であった。
【００２１】
（比較例１）
実施例１で用いた紫外線硬化性樹脂組成物に、体積％で２％となるように、実施例１で用いたシラスバルーン粉を加え、均一に分散し、実施例１と同様にＦＲＰを作成し、硬化させたＦＲＰ付ＳＳ製鉄板箱を得た。次に、実施例１と同条件にて暴露試験を行い、外気温との差を測定したところ、４５℃であり、外気温との差は＋１４℃であった。
【００２２】
（比較例２）
実施例１で用いた紫外線硬化性樹脂組成物に、体積％で４５％となるように、実施例１で用いたシラスバルーン粉を加え、均一に分散したところ、混合物が液状にならず、ガラス繊維に塗布できなかった。
【００２３】
（比較例３）
ＦＲＰを貼り付けないＳＳ製鉄板箱のみで実施例１と同条件にて暴露試験を行ったところ、鉄板の温度は４８℃であり、外気温との差は＋１７℃であった。
以上、実施例が示すように、シラスバルーン及び長軸／短軸比＝１．５以上の扁平化したシラスバルーンを、体積として３〜４０％含む繊維補強樹脂（ＦＲＰ）シートであって、かつ、樹脂が、紫外線硬化型の樹脂であるＦＲＰシートは、遮熱、断熱性に優れ、従来では達し得なかった補修、補強、防水、防食の欠点を補い、かつ汎用的なものとして実現可能になった。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明のＦＲＰシートは、建築、土木、機械などの分野において、好適に利用できる。